葡萄糖衍生氢键网络赋能PAM凝胶电解质实现超高稳定性锌负极

本文创新性地通过葡萄糖（GLU）修饰聚丙烯酰胺（PAM）凝胶电解质，构建动态氢键网络，同步解决准固态锌离子电池（ZIBs）机械强度不足（拉伸强度提升122%）、锌枝晶生长和析氢反应（HER）等关键问题。该PAM/GLU电解质使Zn||Zn对称电池循环寿命达2400小时，电化学稳定窗口拓宽至2.49 V，为可穿戴储能器件开发提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过天然葡萄糖（GLU）的多元羟基与聚丙烯酰胺（PAM）链形成动态氢键网络，赋予凝胶电解质"三重防护"特性：①机械性能（拉伸强度提升122%）与离子电导率（提高57.7%）协同增强；②通过优先吸附能（(002)晶面达-0.81 eV）引导锌均匀沉积；③羟基锁水效应将HER腐蚀电流降至-6.49 mA·cm^?2。

Results and discussion

力学性能与微观结构

GLU的五个羟基与PAM链形成"蛛网式"氢键交联（图1a），使PAM/GLU断裂伸长率达21.65%。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示C=O键红移12 cm^-1，证实氢键网络强化。

电化学行为

分子动力学模拟揭示GLU的-OH与Zn²⁺弱配位形成离子传输通道，使沉积过电位降低38%。X射线衍射（XRD）显示(002)晶面衍射峰强度提升3.2倍，证实平面择优生长。

Conclusions

这种"糖化学"策略构建的生物相容性氢键网络，为开发长寿命柔性锌电池（2400小时循环）提供了新思路，在可穿戴医疗设备供电领域具有应用潜力。